背景及概述[1][2]
植物源類殺蟲劑是直接利用具有殺蟲活性的植物某些部位殺蟲,如魚藤的根、除蟲菊的花;或將植物中的殺蟲物質提取出來加工成制劑,如魚藤酮;或人工模擬合成除蟲菊花中的除蟲菊素。植物源類殺蟲劑的殺蟲作用為抑制害蟲取食和生長發(fā)育,如苦楝素等;具有觸殺作用,如除蟲菊素;胃毒作用,如苦樹皮中的苦皮藤素等。
植物源類殺蟲劑的特點主要有以下幾個方面:(1)既能調節(jié)農作物的生長發(fā)育,防治病蟲害,又沒有化學農藥的諸多副作用,是天然的混配復劑,對害蟲有拒食、忌避、抑制生長發(fā)育、控制種群等作用,害蟲不易產生抗性。(2)對人畜安全,在自然環(huán)境下易分解,殘留量低。(3)植物源類殺蟲劑靠人工栽培或采集野生的植物,存在著與農業(yè)生產爭地且資源有限的問題,而且它的殺蟲作用一般表現較慢且穩(wěn)定性不高。常用的品種有白僵菌、蘇云金桿菌、多殺菌素、棉鈴蟲核型多角體病毒、苦參堿等。
多殺菌素是從放射菌代謝物提純出來的生物源殺蟲物,毒性極低,可防治小菜蛾、甜菜夜蛾及薊馬等害蟲。噴藥后當天即可見效果,殺蟲速度可與化學農藥相媲美,非一般的生物殺蟲劑可比。中國及美國農業(yè)部登記的采收期都只有1天,最適合無公害蔬菜生產應用。多殺菌素(spinosad,spinosyns)又名刺糖菌素、多殺霉素,是自土壤樣品中分離的放線菌刺糖多孢菌經有氧發(fā)酵產生的次級代謝產物,經有氧發(fā)酵后刺糖多孢菌發(fā)酵液中主要含有多殺菌素A(85~90%)、D(10~15%)兩種殺蟲活性成分,同時還會含有少量B、C、E、F、H、J、K、L等多種結構類似組分。
多殺菌素對磷翅目(Lepidoptera)、雙翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)、纓翅目(Thysanoptera)、膜翅目(Hymenoptera)、等翅目(Isoptera)等多種農業(yè)害蟲均有很強的毒殺作用,其選擇毒性遠高于其他常用的化學農藥、生物農藥,顯著高于DDT、氯氰菊酯和阿維菌素,而對哺乳類、魚類、兩棲類等的毒性極低,具有毒力高、殺蟲譜廣、非靶標毒性低、對環(huán)境安全等優(yōu)點,已廣泛應用于棉花、茶葉、蔬菜等多種農作物及果樹害蟲防治。目前,含多殺菌素的農藥產品由美國陶氏農業(yè)科學公司生產。作為一種高效綠色生物農藥,多殺菌素的應用前景非常廣闊。
結構[3]
1988年多殺菌素被定性后,已經從刺糖多孢菌的發(fā)酵產物中分離出多種次級代謝產物,其中包括spinosyn A,D,K,L,M,N,0,P,Q,R,S,T,U,V,W,Y等30多種組分,其中活性組分是spinosyn A(約占85-90%)和spinosyn D(約占10-15%)。從結構上看,多殺菌素屬于大環(huán)內酯類化合物,其母核是由兩個環(huán)粘合成一個獨特的四核環(huán)系(5,6,5-Jtl~-反一順三環(huán)和十二元的內酯環(huán))構成。在C9和C17位的羥基上分別連接了L-2,3,4一三氧甲基鼠李糖和p-D福樂糖胺。
應用[2]
防治棉花上的棉鈴蟲、煙青蟲、蔬菜小菜蛾、甜菜夜蛾、薊馬等害蟲。
1)棉鈴蟲、煙青蟲的防治,在害蟲處于低齡幼蟲期施藥,每畝用48%催殺懸浮劑4.2~5.6毫升 (有效成分2~2.7克),兌水20~50升,稀釋后均勻噴霧。
2)小菜蛾的防治,在甘藍蓮座期,小菜蛾處于低齡幼蟲期時施藥,每畝用2.5%菜喜懸浮劑33~50毫升 (有效成分0.825~1.25克),兌水20~50升噴霧。
3)甜菜夜蛾的防治,于低齡幼蟲時期施藥,每畝用2.5%菜喜懸浮劑50~100毫升 (有效成分1.25~2.5克) 兌水噴霧,傍晚施藥防治效果。
4)薊馬的防治,在薊馬發(fā)生期,每畝用2.5%菜喜懸浮劑33~50毫升 (有效成分0.825~1.25克),或用2.5%菜喜懸浮劑1 000~1 500倍液,即每100升水加2.5%菜喜懸浮劑67~100毫升 (有效濃度16.7~25毫克/升) 均勻噴霧,重點噴灑幼嫩組織如花、幼果、頂尖及嫩梢等。
規(guī)格[2]
48%催殺懸浮劑,2.5%菜喜懸浮劑。
作用機制[4]
多殺菌素的殺蟲作用機制新穎獨特。研究表明,其主要是作用于煙堿型乙酰膽堿受體 nAchR)和γ氨基丁酸受體(GABAR),導致蟲體神經細胞超活化以及非功能性的肌肉收縮、衰竭,并伴隨顫抖和麻痹,迄今沒有發(fā)現與其他殺蟲劑有交叉抗性。
注意事項[2]
1) 本品為低毒生物源殺蟲劑,但使用時仍應注意安全防護。
2) 將本品存于陰涼、干燥、安全的地方,遠離糧食、飼料。
3) 清洗施藥器械或處置廢料時,應避免污染環(huán)境。
制備[4]
一種從刺糖多孢菌發(fā)酵液中提取多殺菌素的工藝:其包括以下步驟:
(1)發(fā)酵液預處理:發(fā)酵結束后放罐前,加入3~5 mol/L的氫氧化鈉溶液,調節(jié)發(fā)酵液pH=8.0~11.0,然后將發(fā)酵液加熱升溫至60~80℃,保溫并以300800 r/min(優(yōu)選400600 r/min)速度攪拌處理30~60 min;
(2)浸泡提?。侯A處理后的發(fā)酵液冷卻至室溫后,按發(fā)酵液與極性有機溶劑體積比=1:0.5~2(優(yōu)選1:1.5)加入高介電常數極性有機溶劑,在10~40℃(優(yōu)選2030℃)條件下浸泡、攪拌提取4~20小時(優(yōu)選1015小時),得到多殺菌素浸提液;多殺菌素浸提液用固液分離技術處理,棄去菌體固形物沉淀,收集浸提清液;
(3)將浸提清液轉入旋轉蒸發(fā)儀或真空濃縮罐中,在40~50℃條件下,通過真空濃縮,將發(fā)酵液中的高介電常數極性溶劑揮發(fā)除去,得到多殺菌素濃縮液;
(4)在多殺菌素濃縮液中加入低介電常數或高碳醇萃取溶媒進行萃取,萃取條件為:萃取溶媒與多殺菌素濃縮液體積比=1:1~5(優(yōu)選1:2.5),溫度20~45℃(優(yōu)選30℃),pH=7.0~11.0(優(yōu)選10.0),萃取時間3~10min(優(yōu)選8 min);萃取完成分層后,收集負載有機相;
(5)負載有機相中加入酸水進行反萃取,反萃取條件為:負載有機相與酸水體積比=1~5:1(優(yōu)選2.5:1),酸水濃度0.1~0.4 mol/L(優(yōu)選0.15 mol/L),溫度10~30℃(優(yōu)選18℃),反萃取時間1~5 min(優(yōu)選2 min),反萃取級數為1~5;反萃取分相完成后收集反萃取相,空載有機相回收重復利用;
(6)用真空濃縮法或吹氣法除去反萃取相中殘留的萃取溶媒,用 NaOH溶液調節(jié)pH值=8.5~11.5(優(yōu)選10.0),使多殺菌素以結晶形式沉淀,過濾,用pH=9.0~11.0的稀堿溶液將多殺菌素沉淀洗滌1~3次,真空干燥,即得到多殺菌素粉劑。
主要參考資料
[1] 農藥經營使用知識手冊
[2] 常用新農藥實用手冊
[3] 李姮, 汪清民, 黃潤秋. 多殺菌素的研究進展[J]. 農藥學學報, 2003, 5(2): 1-12.
[4] 夏立秋;丁學知;余子全;楊尉;伍維.一種從刺糖多孢菌發(fā)酵液中提取多殺菌素的工藝 . CN201010159985.4 ,申請日2010-04-30